作者简介:
沈清明,南京邮电大学材料科学与工程学院副院长,博士,教授,博士生导师。
中华人民共和国70周年国庆大阅兵,让大家震撼许久。尤其是百余架战机组成的空中梯队以雷霆万钧之势从天安门上空呼啸而过,展示了我们国家的军事实力和军事科技的日益强大。这背后的科学技术,尤其是化学技术却鲜为人知。
飞机和火箭的前进,离不开推进剂的作用,而推进剂的研制却依赖着化学的发展;隐形飞机表面涂有一种由铁氧体、金属和金属氧化物超细粉末组成的涂料,从而能逃离雷达波的跟踪,达到隐身的目的,这也需要化学的发展;国庆当日晚间绚丽的烟花,是发光剂和发色剂的功劳,它们使烟花呈现五彩缤纷的颜色,这也与化学科学息息相关。apple售后
化学是一门历史悠久又富有活力的科学,它是一门研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。
自古以来,中国的祖先们就在衣食住行等领域应用到了化学。比如,陶器是用黏土或陶土经捏制成形后高温烧制而成的器具,是人类用火制造出来的第一种自然界不存在的新物质,这个过程就是典型的化学过程。陶器的发明是人类文明的重要进程,是新石器时代开始的重要标志。之后,青铜器和冶铁技术的产生,极大加速了中国古代的文明进程。然而,受限于当时的科学研究条件,人们无法解释其中的化学反应的原理,因此,模糊的概念导致化学的发展进度十分缓慢。
而在其他领域,当时的人们只知道化学反应变化是神奇的,甚至,部分人们将这些解释不清的化学反应定义为“神迹”。在这种思想的推动之下,炼金术和炼丹术得到了巨大的发展,甚至古代的帝王也深信长生不老药的存在。
炼丹术的发展促使了黑火药的诞生,利用一定比例的硫磺,硝石和木炭的混合物,其产生的巨大破坏力使得人们再一次重视了化学。欧洲化学家较早地将自然界中的元素进行分类,并且重新定义了化学的概念,形成了现代化学的雏形。
到了近代,化学家又在前人的基础之上,进一步进行拓展,最终将化学的本质逐渐总结出来。波尔、法拉第、拉瓦锡、道尔顿、阿伏伽德罗、门捷列夫等人,他们将物质的分类由物质元素的组成、分子的形成、以及原子的存在进行了一个比较系统的阐述,奠定了现代化学的研究基础。
化学的本质是将自然存在的物质重新组合成另一种物质,化工则是把这种组合的过程扩大到现实应用中。化工的发展是每个国家的重要经济支柱,如果一个国家的化工发展缓慢,将直接影响着其他行业领域的发展。
石油化工企业炼制的汽油和柴油成为当今最常用的燃料,石油又被称为“工业的血液”;现代药学更是化工合成的重要实践。
从治疗糖尿病的二甲双胍,到高血压药物卡托普利,再到止痛退烧的对乙酰氨基酚,各类疾病的常见药物都是化工合成的产物;一些天然药物,也离不开依靠化工产品的车间化提纯过程。《我不是药神》中的“主角”白血病治疗药物伊马替尼,其结构非常复杂,其价格之所以高居不下主要因为其前期高额的研究费用和繁琐的研制过程。随着化学学科的不断进步,我们相信,这些药品的费用都会极大地降低。
目前,手机上采用的大多是OLED显示屏,其中的O表示Organic,是有机化学的意思。OLED的应用,极大的丰富了显示屏的应用领域,尤其是OLED柔性和可折叠的特点,可以做成超薄、大面积、可卷曲的显示面板。
今年的诺贝尔化学奖颁发给了锂电池之父John Goodenough等人,用以表彰他们在锂离子电池领域所做出来的贡献。而诺贝尔奖的设立者本人--诺贝尔自己也是一位化学家,他的发明以及他所使用的工业过程大多基于化学知识,他研究的新型炸药也为其赚得了丰厚的个人财富,诺贝尔奖也成为全球科技最高奖项。从某种角度来讲,是化学造就了诺贝尔奖,而诺贝尔奖却促进了全球各个学科领域的繁荣发展。
化学是一门承上启下的中心科学。科学可以按照研究对象由简单到复杂的程度分为上游、中游和下游。数学、物理是上游,化学是中游,生命、材料、环境等是下游。上游科学研究的对象,比较简单,但研究的深度很深,下游科学的研究对象比较复杂,除了用到本门科学的方法以外,如果借用上游和中游科学的理论和方法,往往可收到事半功倍之效。化学是中心学科,是从上游到下游的必经之地。
而如果一旦没有化学,那么人们在当今社会上就无法生存。如果没有哈勃在1909年发明的人工固氮技术,那么世界粮食产量至少要减半;如果没有合成各种抗生素和大量新药物的化学技术,人类就无法控制传染病,无法缓解心脑血管病,人类平均寿命至少要缩短25年;如果没有合成纤维、合成塑料、合成橡胶的化工技术,人类的生活就像受到巨大的影响。
化学科学是现代科学技术发展的重要基础。“化而生万物,学以致无穷”,化学是一门发现的科学,创造的科学,也是支撑国家安全和国民经济发展的科学。化学将继续在发现与创造的征程上不断前进,面对能源、环境、资源挑战,不断为人类的可持续发展,创造美好生活提供有力的支撑。我们呼吁国家重视化学人才的培养,同时也欢迎青少年加入化学这门繁荣的学科大家庭。
“世界因化学更精彩,
生活因化学更美好”。
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